CC BY
1
4. Фадеев А.С. Виды производства и организационные формы работы предприятий машиностроительного комплекса РФ : сб. ст. Международ. науч.-практ. конф., 2016. С. 226-233.
5. Черепашков А. А., Носов Н. В. Компьютерные технологии, моделирование и автоматизированные системы в машиностроении. М.: ИнФолио, 2017. 642 с.
6. Corrugation of the Inner Surface of a Cylindrical Shell by Local Plastic Deformation / V. D. Kukhar, V. A. Korotkov, S. S. Yakovlev, A. A. Shishkina // Russian Engineering Research. 2023. Vol. 43, No. 3. P. 278-280. EDN QQLLAL.
7. Черникова О. А. Проблемы и перспективы развития машиностроения как одной из важнейших отраслей промышленного сектора // Сборник материалов VIII Всероссийской, научно-практической конференции молодых ученых с международным участием "Россия молодая" / Кузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. Горбачева; Ответственный редактор О.В. Тайлаков. Кемерово: Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 2016. С. 493. EDN WKKDQN.
8. Иванов К.М., Звонцов И.Ф., Серебреницкий П.П. Разработка технологических процессов изготовления деталей общего и специального машиностроения. М.: Лань, 2018. 696 с.
9. Галкин Ю.С., Кондаков Д.И. Получение изделий комбинированием операций вытяжки и отбортовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 1. С. 629-632. EDN RMJDZA.
10. Галкин Ю.С., Кондаков Д.И. Напряженное и деформированное состояние при комбинировании операций вытяжки и отбортовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 1. С. 645-648. EDN JRYIOD.
Галкин Юрий Сергеевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Грибачев Ярослав Васильевич, аспирант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF TEMPERATURES DURING A COMPLEX COMBINED SHEET STAMPING OPERATION
Y.S. Galkin, Y.V. Gribachev
The article is devoted to the study of modern trends and innovations in the metal stamping process, the key factors of which are the introduction of automation and the use of digital technologies. The work highlights the importance of using robotic systems, which can significantly increase the speed and accuracy of production while reducing labor costs and minimizing the human factor. The impact of the introduction of CAD/CAM/CAE systems on the design process, optimization of stamping processes and prediction of the behavior of materials under load is also considered, which helps reduce the development time of new products and save on the production ofprototypes. Particular attention in the article is paid to the use of computer modeling of sheet stamping processes using the example of the drawing-flanging operation, during which it was revealed that the friction coefficient does not affect the change in the temperature of the material. The study clearly demonstrates the importance of innovative approaches in improving the quality and efficiency of production processes in the metal-working industry.
Key words: computer modeling, temperature analysis, temperature distribution, friction coefficient, stampingpro-
duction.
Galkin Yuri Sergeevich, graduate student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University.
Gribachev Yaroslav Vasilevich, graduate student, yarosl71@bk. ru, Russia, Tula, Tula State University.
УДК 621.73.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-222-223
АНАЛИЗ ДЕФОРМАЦИЙ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ИЗДЕЛИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ С ФЛАНЦЕВОЙ
ЧАСТЬЮ
Ю.С. Аникеева
В статье рассматриваются ключевые машиностроительного производства, акцентируя внимание на их важности для развития промышленности и производства инновационной техники. Описываются основные производственные методы машиностроительного производства: обработку со снятием стружки, литье, аддитивные технологии и обработку давлением. Каждый из методов рассмотрен, с учетом их преимуществ и недостатков, а также области применения. Особое внимание уделяется рассмотрению пластической деформации цилиндрического изделия методами высадки и выдавливания. Основываясь на данных компьютерного моделирования, анализируется распределение деформаций и подчеркивается, что, хотя максимальные интенсивности деформации оказываются схожими для разных методов, распределение этих деформаций в изделии и влияние на его качество различаются, что предопределяет выбор метода производства в зависимости от конкретных требований к детали. Статья предоставляет практически значимые выводы, которые могут быть использованы в машиностроении для оптимизации производственных процессов.
Ключевые слова: обработка металлов давлением, цилиндрическая форма, фланцевая часть, компьютерное моделирование, интенсивность деформаций, распределение деформаций.
Машиностроение - это отрасль промышленности, занимающаяся проектированием, изготовлением и эксплуатацией машин, оборудования, инструментов и других технических устройств [1-3]. Технологии машиностроительного производства играют роль в развитии промышленности, обеспечивая производство инновационных и эффективных технических устройств. Существует множество методов машиностроительного производства [4-7]:
Технологии и машины обработки давлением
1. Обработка со снятием стружки. Эта технология основана на принципах резания материала, при котором изначальная заготовка теряет часть материала в виде стружки. Достоинством этой технологии можно назвать высокое качество изделия, однако конечная стоимость детали, трудоемкость, сложность настройки и наладки оборудования являются высокими.
2. Литье. Это технология, позволяющая получать детали из различных металлов и сплавов при помощи заполнения металлом (или другим материалом) формы. Литье широко применяется в производстве отливок для автомобильной промышленности, машиностроения, судостроения и других отраслей.
3. Аддитивные технологии. Технологии аддитивного производства, такие как 3D-печать, в настоящее время все чаще позволяют создавать изделия сложной формы из пластмассы, металлов и других материалов, создавая изделие по слоям.
4. Обработка давлением. Эта технология включает в себя процессы пластического формоизменения, включая ковку, различные виды штамповки, и другие методы для создания конечных изделий.
Интенсивность деформаций в сечении
Обработка давлением широко представлена различными методами формоизменения, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки [8-10]. При этом конкретную геометрию детали в некоторых случаях можно получить обработкой давлением при использовании разных подметодов. В данном случае рассмотрим процесс пластического деформирования цилиндрического изделия методом высадки и выдавливания. В результате этих операций получаются одинаковые по форме изделия, однако напряженно-деформированное состояние отличается (см. рисунок), также, как и сила формирования и другие параметры процесса.
Изображения, приведенные на рисунке, были получены с помощью компьютерного моделирования в программе QForm. Они показывают, как распределены интенсивности деформаций при формировании необходимой формы изделия из стали 10.
В данном случае в цилиндрической части полуфабриката отсутствуют деформации, во фланцевой части деформации разные, при этом формообразование разными методами формоизменения показывают разные распределения деформаций. Для выдавливания характерно повышение деформаций в торцевой части изделия, при этом деформирование осадкой показывает распределение повышенных значений интенсивности деформаций с другой стороны. При этом максимальные значения интенсивности деформаций практически одинаковы и составляют 1,95-2,0. Таким образом установлено, что максимальные интенсивности деформаций практически не зависят от вида формообразования подобной детали, однако их распределение по объему полуфабриката зависят. С учетом того, что большая площадь максимальных интенсивностей деформаций наблюдается при выдавливании, то в данном случае по оценке данного параметра лучше использовать высадку.
Список литературы
1. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2023688844 Российская Федерация. Программа для расчета силы рифления и отхода материала : № 2023687799 : заявл. 11.12.2023 : опубл. 25.12.2023 / С. С. Яковлев, А. А. Шишкина, Г. А. Вобликов, Е. М. Чунаева. EDN WWQTBX.
2. Филонов И.П. Инновации в технологии машиностроения: Учебное пособие / И.П. Филонов, И.Л. Баршай. Минск: Вышэйшая школа, 2009. 110 с.
3. Схиртладзе А. Г. Технологические регламенты процессов металлообработки и сборки в машиностроении: учебное пособие / А. Г. Схиртладзе, В. П. Борискин, А. И. Пульбере, Л. А. Чупина, И. В. Чу пин. Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2012. 424 с.
4. Патент № 2762688 С1 Российская Федерация, МПК В21К 21/00, В2П 5/12, В21С 37/20. Устройство для получения рифлей на наружной поверхности цилиндрической оболочки : № 2020140665 : заявл. 08.12.2020 : опубл. 22.12.2021 / С. С. Яковлев, В. А. Коротков, С. Н. Ларин [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет". EDN MNYAFA.
5. Грибачев Я. В. Оценка качества изделия при комбинированном выдавливании латунной заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 10. С. 361-364. ЕБЫ ШЛОКЬБ.
6. Патент № 2787911 С1 Российская Федерация, МПК В21С 37/20, В2П 5/12, В21К 21/16. Способ изготовления сетки рифлей на внутренней поверхности цилиндрической оболочки : № 2022111661 : заявл. 27.04.2022 : опубл. 13.01.2023 / С. С. Яковлев, В. А. Коротков, В. Д. Кухарь [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет". EDN РНЕЦЕА.
7. Схиртладзе А. Г. Оборудование машиностроительных предприятий / А. Г. Схиртладзе, В. П. Борискин, В. И. Выходец, И. И. Никифоров, Я. Н. Отений. Старый Оскол: ООО «ТНТ», 2012. 168 с.
8. Ковка и штамповка: Справочник. В 4-х т. / Ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1986. Т.2. Горячая штамповка / Под ред. Е.И. Семенова, 1986. 592 с.
9. Испытание на растяжение образца из разнотолщинного листового материала / А. Н. Малышев, В. Д. Кухарь, А. В. Черняев, В. А. Коротков // Черные металлы. 2023. № 1. С. 74-79. EDN OCFATU.
10. Кухарь В. Д., Ларин С. Н., Пасынков А. А. Становление и развитие кафедры "Механика пластического формоизменения" Тульского государственного университета (научный обзор) // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2016. № 1(44). С. 84-91. EDN WAZSJF.
Аникеева Юлия Сергеевна, магистрант, mpf-tula@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Научный руководитель: Бессмертная Юлия Вячеславовна, канд. техн. наук, доцент, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF DEFORMATIONS WHEN PRODUCING A CYLINDRICAL PRODUCT WITH A FLANGE PART
J. S. Anikeeva
The article examines the key mechanical engineering production, focusing on their importance for the development of industry and the production of innovative equipment. The main production methods of mechanical engineering are described: chipping, casting, additive technologies and forming. Each of the methods is considered, taking into account their advantages and disadvantages, as well as the scope of application. Particular attention is paid to the consideration ofplastic deformation of a cylindrical product using the methods of upsetting and extrusion. Based on computer simulation data, the distribution of strains is analyzed and it is emphasized that, although the maximum strain rates are similar for different methods, the distribution of these strains in the product and the impact on its quality differ, which determines the choice ofproduction method depending on the specific requirements of the part. The article provides practically significant conclusions that can be used in mechanical engineering to optimize production processes.
Key words: metal forming, cylindrical shape, flange part, computer modeling, strain intensity, strain distribution.
Anikeeva Julia Sergeevna, student, mpf-tula@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Scientific advisor: Bessmertnaya Yulia Vyacheslavovna, candidate of technical science, docent, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.763:621.77:539.3
Б01: 10.24412/2071 -6168-2024-3-224-225
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА АНИЗОТРОПИИ И СКОРОСТИ ЛОКАЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ
В АДДИТИВНЫХ СПЛАВАХ
А.Н. Чуканов, В.А. Коротков, А.А. Яковенко, Е.В. Цой, А.С. Фролов
В данной статье описано поведение образцов порошкового жаропрочного сплава типа 1псопе1 718, полученных по аддитивной технологии селективного лазерного сплавления (БЬМ), в ходе их деформирования растяжением. Анализируется роль технологической анизотропии структуры образцов, характерной для технологии БЬМ, и её влияние на механические свойства готовых изделий из сплава 1псопе1 718. Описаны оборудование, методика наблюдения и измерения локальных деформаций в образцах, реализованные при помощи предварительного нанесения на образец делительной сетки с последующей фиксацией и математическим анализом её фото- и видеоизображений. Проведён статистический анализ диаграмм деформации, полученных при растяжении. Представлена методика определения коэффициента анизотропии (Ланкфорда) Я и скорости локализованной деформации реализующихся при нагру-жении в поперечных и продольных направлениях деформируемых образцов. Определены скорость деформации и временные диапазоны эволюционирования коэффициента анизотропии (Ланкфорда) Я. Выявлен рост коэффициента анизотропии образцов порошкового сплава 1псопе1 718, полученных по технологии БЬМ, с увеличением их деформации. Этот факт необходимо учитывать при разработке технологических процессов производства изделий ответственного назначения из исследованного материала.
Ключевые слова: 1псопе1 718, БЬМ, коэффициент анизотропии, скорость деформаций.
Проблема анизотропии физико-механических свойств листовых материалов слиткового производства (проката сталей и сплавов) и её влияние на процессы пластического деформирования обсуждается учёными и практиками почти два столетия [1-3].
Анизотропия листового проката является следствием образования текстуры (предпочтительной ориентировки кристаллографических осей в зернах обрабатываемого материала), характера распределения и ориентировки фаз и дефектов, а также остаточных напряжений, возникающих вследствие неоднородности пластической деформации при прокатке [4,5]. При деформации зерна и включения приобретают вытянутую форму, которая после отжига переходит в строчечную структуру, в результате чего свойства вдоль и поперек направления прокатки могут резко различаться [6,7]. Изучение кинетики развития текстуры при холодной прокатке показало, что анизотропия в общем случае возрастает с увеличением деформации до определенного предела, после которого изменяется уже мало [8]. Анизотропию механических свойств прокатанного листа можно уменьшить разбросом текстуры относительно направления прокатки.
Проблема влияния анизотропии на эксплуатационные свойства актуальна и для современных инновационных материалов, к которым относят изделия аддитивных технологий (АТ) из порошковых сталей и сплавов.
